WO2024162695A1 - 임베디드 3d프린팅을 통해 영양소함량이 정밀 제어된 개인맞춤형 영양제조성물의 제조방법 - Google Patents
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
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Definitions
- the present invention relates to a method for manufacturing a personalized nutritional composition having precisely controlled nutrient content through embedded 3D printing.
- formulations are not simply a technology for creating shapes; they are important aspects that must take into account not only the physicochemical properties of the functional ingredients, such as their stability, solubility, and interaction with additives, but also safety from the surrounding environment, such as light, moisture, and temperature during storage, as well as consumer preferences.
- the inventor of the present invention completed the present invention after a long period of research and trial and error to solve the above-mentioned problems.
- the present invention aims to provide a method for manufacturing a personalized nutritional composition with precisely controlled nutrient content through embedded 3D printing, which enables the manufacturing of a new type of nutritional composition by forming droplets containing physiologically active substances and vitamins, while controlling the physical properties thereof and embedding them in a nutritional composition base, in order to solve the problems described above.
- One aspect of the present invention for solving the above-described problems includes: (a) a step of deriving nutrient requirement information based on a user's biometric information and dietary activity information; (b) a step of setting a minimum control unit for each nutrient to be added to a nutritional composition in the form of a droplet based on the derived nutrient requirement information; (c) a step of calculating a weight percentage for the nutritional composition for each type of droplet containing each nutrient for which a minimum control unit is set; (d) a step of designating a unique color for each nutrient and mixing the unique color designated for each nutrient; and (e) a step of forming a droplet through embedded 3D printing inside a liquid or gel-like nutritional composition base.
- the present invention has the effect of providing a novel nutritional composition having droplets fixed inside the nutritional composition base by controlling the viscosity and gelation characteristics of the nutritional composition base.
- the present invention has the effect of controlling nutrient content in microscopic units according to the concentration, volume, position, and number of droplets.
- the present invention has the effect of providing a personalized nutritional composition through an embedded 3D printing system linked to the user's nutritional requirement data.
- the present invention has the effect of enabling a user to visually check the required nutrients by setting the color of the droplets according to the nutrients contained in the droplets included in the nutritional composition.
- Figure 1 is a reference diagram showing nutrient requirement information derived for different users.
- Figure 2 is a reference diagram showing the degree of nutrient diffusion compared to the hydrophobicity of a droplet according to one embodiment of the present invention.
- Figure 3 is a reference diagram showing the formation ability and sedimentation/floatation characteristics of a droplet according to one embodiment of the present invention.
- Figure 4 is a reference diagram showing the change in droplets according to the nozzle movement speed and flow rate of an embedded 3D printing device performing continuous discharge.
- One aspect of the present invention for solving the above-described problems includes: (a) a step of deriving nutrient requirement information based on a user's biometric information and dietary activity information; (b) a step of setting a minimum control unit for each nutrient to be added to a nutritional composition in the form of a droplet based on the derived nutrient requirement information; (c) a step of calculating a weight percentage for the nutritional composition for each type of droplet containing each nutrient for which a minimum control unit is set; (d) a step of designating a unique color for each nutrient and mixing the unique color designated for each nutrient; and (e) a step of forming a droplet through embedded 3D printing inside a liquid or gel-like nutritional composition base.
- step (e) may include a step of forming a droplet by injecting a nutrient solution including a hydrophobic substance that is formed into a sphere by self-cohesion and surface tension when embedded inside a nutrient composition base.
- step (e) may include a step of setting the size of the droplet and the formation location within the nutritional composition base through nozzle control of the embedded 3D printing device; and a step of setting the quantity to be mixed into the nutritional composition according to the type of droplet containing different nutrients.
- step (e) may include a step of setting the size and volume of the droplet by controlling the moving speed and flow rate of the nozzle.
- step (e) may include a step of setting the density of the nutritional composition base similar to that of the droplet in order to fix the droplet formed inside the nutritional composition base at a specific position; and a step of setting the viscosity of the nutritional composition base to a certain level or higher in order to fix the droplet formed inside the nutritional composition base at a specific position.
- step (d) may include a step of forming a droplet using a nutrient solution mixed with a unique color, thereby allowing the user to visually confirm the required nutrients.
- the method for manufacturing a personalized nutritional composition with precisely controlled nutrient content through embedded 3D printing according to the present invention enables providing a personalized nutritional composition to each user based on nutritional information required by the user.
- Fig. 1 shows the nutrient requirement information derived for different users and the form of a personalized nutritional composition based on the information.
- the present invention can form a droplet containing at least one required nutrient based on nutrient requirement information derived for different users.
- the size and volume of the droplets can be determined through precise control in units of 0.1 mg, and the number of droplets can be calculated according to the user's vitamin requirements, enabling the manufacture of personalized nutritional compositions.
- the method for manufacturing a personalized nutritional composition having a precisely controlled nutrient content through embedded 3D printing according to the present invention can be performed by a nutritional composition manufacturing device including an embedded 3D printing device, and is largely composed of the following steps (a) to (e).
- step (d) may include a step of forming a droplet using a nutrient solution mixed with a unique color, thereby allowing the user to visually confirm the required nutrients.
- step (e) may include a step of forming a droplet by injecting a nutrient solution including a hydrophobic substance that is formed into a spherical shape by self-cohesion and surface tension when embedded inside a nutrient composition base.
- the droplet according to the present invention is a substance that contains nutrients and can suppress the outflow of nutrients into the nutritional composition base, and is not particularly limited to a specific substance.
- nonpolar molecules including vegetable oils, essential oils, water-in-oil emulsions, etc., or biopolymers capable of forming films under the influence of metal ions such as alginic acid, pectin, carrageenan, etc. can all be included in the droplets.
- a nutrient solution containing medium-chain triglyceride (MCT) oil and 0.1 to 20 wt% of a functional material was embedded in a gel-convertible nutrient composition base containing 0.5 to 5 wt% of hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC) and 10 wt% of gelatin to form droplets by 3D printing, in order to calculate the volume, shape, independence, and sensory characteristics of droplets.
- MCT medium-chain triglyceride
- HPMC hydroxypropyl methyl cellulose
- Figure 2 is a reference diagram showing the degree of nutrient diffusion compared to the hydrophobicity of a droplet according to one embodiment of the present invention.
- the measurement results show that as the degree of hydrophilicity/hydrophobicity of the nutritional composition base and the droplets decreases with the addition of surfactant, the vitamins captured in the droplets diffuse into the nutritional composition base.
- the hydrophilicity/hydrophobicity gap ratio also affects the formation of the droplet.
- the physiological activity function may be inhibited due to the interaction between substances, and the visual effect may also be lost.
- step (e) may include a step of setting the density of the nutritional composition base similar to that of the droplet in order to fix the droplet formed inside the nutritional composition base at a specific position; and a step of setting the viscosity of the nutritional composition base to a certain level or higher in order to fix the droplet formed inside the nutritional composition base at a specific position.
- FIG. 3 is a reference diagram showing the formation ability and sedimentation/floatation characteristics of a droplet according to one embodiment of the present invention.
- the diameter of the droplet increases as the amount of MCT-based nutrient solution inserted into the nutritional composition base increases.
- precision control in units of 0.5 mm was performed.
- droplets with a volume of 150 ⁇ l or less formed at an HPMC concentration of 3% or more were well fixed at the designated location without sedimentation or floating. Accordingly, it was confirmed that an HPMC concentration of 3% or more could exhibit sufficient internal resistance (viscosity) to suppress the floating of droplets with a volume of 150 ⁇ l or less. However, droplets with a volume of 150 ⁇ l or less formed at an HPMC concentration of 7% or more floated away from the original injected location or failed to maintain their shape.
- each droplet entity can be independently positioned at a designated location without agglomerating with each other in a nutritional composition base containing HPMC at a concentration of 3% or more and less than 7%, it can be seen that it is preferable to form droplets having a volume of 150 ⁇ l or less in a nutritional composition base mixed with HPMC at a concentration of 3% or more and less than 7%.
- step (e) may include a step of setting the size of the droplet and the formation location within the nutritional composition base through nozzle control of the embedded 3D printing device; and a step of setting the quantity to be mixed into the nutritional composition according to the type of droplet containing different nutrients.
- it may include a step of setting the size and volume of the droplet by controlling the moving speed and flow rate of the nozzle.
- Figure 4 is a reference diagram showing the change in droplets according to the nozzle movement speed and flow rate of an embedded 3D printing device performing continuous discharge.
- the hydrophobic substance continuously injected inside the liquid or gel-like nutritional composition base forms droplets by self-cohesion and surface tension.
- the size of the formed droplet decreases as the nozzle movement speed of the embedded 3D printing device increases at the same flow rate.
- the volume and position of the droplets can be modified in real time according to requirements by changing the flow rate and nozzle movement speed.
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Abstract
본 발명은 사용자의 생체정보 및 식이활동정보에 기초하여 영양소요구량정보를 도출하고, 사용자에게 요구되는 영양소가 함유된 드롭렛를 포함하는 개인맞춤형 영양제조성물을 제공할 수 있는, 임베디드 3D프린팅을 통해 영양소함량이 정밀 제어된 개인맞춤형 영양제조성물의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 임베디드 3D프린팅을 통해 영양소함량이 정밀 제어된 개인맞춤형 영양제조성물의 제조방법에 관한 것이다.
최근 맞춤영양 헬스케어 시장은 웨어러블기기, 진단기, 생활용품, 의료기기 및 의료서비스 등 다양한 분야에서 발전하고 있으며, 체중조절기능을 제공하거나 또는 소비자에게 요구되는 비타민을 제공하는 등의 기능성 헬스케어푸드 제품들도 등장하면서 빠르게 영역이 확대되고 있다.
하지만, 헬스케어 관련 생산 시스템의 경우 대부분 종래의 제형을 이용하여 기성품의 조합을 수행하는 정도의 수준에 머물러 있으며, 다소 정밀성이 떨어지는 수작업에 기반을 두고 있기 때문에 원료에 따른 색감, 영양소에 차이가 있을 뿐 실제 소비자에 대한 맞춤형 제품을 생산하는 영역에 도달하지는 못하고 있다.
한편, 영양제에서 제형이 의미하는 바는 '섭취가 용이하도록 제조·가공된 모양'으로 말 그대로 먹기 편한 형태를 말한다. 대한민국 정부는 최근 '제6차 신산업 현장애로 규제혁신 방안'으로 비타민·미네랄 의약품 제형에 '젤리형'을 허용하기로 결정하는 등 영양제의 제형이 소비자 요구를 반영해 다각화 되고 있다.
이러한 제형은 단순히 모양을 만드는 기술이 아니고 기능성 성분의 안정성, 용해도, 첨가제와의 상호작용 등 물리화학적 성질이 고려되어야 할 뿐만 아니라 보관 중에 빛, 수분, 온도 등 주변 환경으로부터의 안전성과 소비자의 선호도까지 고려되어야 하는 중요한 부분이다.
따라서, 영양소를 정밀하게 제어 가능하면서도 다양한 기능적 용이성이 추가된 영양제를 제공할 수 있는 새로운 제형에 대한 연구가 필요한 상황이라고 할 수 있다.
이에 본 발명의 발명자는 상술한 문제점을 해결하기 위해서 오랫동안 연구하고 시행착오를 거치며 개발한 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 생리활성물질 및 비타민 등이 함유된 드롭렛(droplet)을 형성하되, 물리적특성을 제어하여 영양제조성물 베이스에 매립 형성함으로써, 새로운 제형의 영양제조성물을 제조할 수 있도록 하는 임베디드 3D프린팅을 통해 영양소함량이 정밀 제어된 개인맞춤형 영양제조성물의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 국면은, (a) 사용자의 생체정보 및 식이활동정보에 기초하여 영양소요구량정보를 도출하는 단계; (b) 도출된 영양소요구량정보에 기초하여 드롭렛(droplet) 형태로 영양제조성물에 투입되는 각 영양소에 대한 최소제어단위를 설정하는 단계; (c) 최소제어단위가 설정된 각 영양소를 포함하는 드롭렛의 종류 별로 영양제조성물에 대한 중량백분율을 산출하는 단계; (d) 각 영양소에 대한 고유색상을 지정하고, 각 영양소에 지정된 고유색상을 혼입하는 단계; 및 (e) 액상 또는 겔상의 영양제조성물 베이스 내부에 임베디드 3D프린팅을 통해 드롭렛을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명은 영양제조성물 베이스의 점도 및 겔화특성을 제어하여 영양제조성물 베이스 내부에 드롭렛이 고정된 신제형의 영양제조성물을 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 드롭렛의 농도, 부피, 위치 및 개수 설정에 따라 영양소 함량을 미세단위로 제어 가능한 효과가 있다.
본 발명은 사용자의 영양소요구량 데이터와 연동되는 임베디드 3D프린팅 시스템을 통해 개인맞춤형 영양제조성물을 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 영양제조성물에 포함되는 드롭렛이 포함하는 영양소에 따라 드롭렛의 색상을 설정하여 사용자가 육안으로 요구되는 영양소를 확인할 수 있는 효과가 있다.
한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.
도 1은 서로 다른 사용자에 대해서 도출된 영양소요구량정보를 나타내는 참조도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 드롭렛의 소수성 대비 영양소의 확산 정도를 나타내는 참조도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 드롭렛의 형성능 및 침전/부유특성을 나타내는 참조도이다.
도 4는 연속토출을 수행하는 임베디드 3D프린팅 장치의 노즐이동속도 및 유량율에 따른 드롭렛의 변화를 나타내는 참조도이다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 국면은, (a) 사용자의 생체정보 및 식이활동정보에 기초하여 영양소요구량정보를 도출하는 단계; (b) 도출된 영양소요구량정보에 기초하여 드롭렛(droplet) 형태로 영양제조성물에 투입되는 각 영양소에 대한 최소제어단위를 설정하는 단계; (c) 최소제어단위가 설정된 각 영양소를 포함하는 드롭렛의 종류 별로 영양제조성물에 대한 중량백분율을 산출하는 단계; (d) 각 영양소에 대한 고유색상을 지정하고, 각 영양소에 지정된 고유색상을 혼입하는 단계; 및 (e) 액상 또는 겔상의 영양제조성물 베이스 내부에 임베디드 3D프린팅을 통해 드롭렛을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, (e) 단계는 영양제조성물 베이스 내부에 매립되는 경우 자체응집력 및 표면장력에 의해 구형으로 형성되기 위한 소수성물질을 포함하는 영양소용액을 사출하여 드롭렛을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, (e) 단계는 임베디드 3D프린팅 장치의 노즐 제어를 통해 드롭렛의 크기 및 영양제조성물 베이스 내 형성위치를 설정하는 단계; 및 서로 다른 영양소를 포함하는 드롭렛의 종류 별로 영양제조성물에 혼입할 수량을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, (e) 단계는 노즐의 이동속도 및 유량율 제어를 통해 드롭렛의 크기 및 부피를 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, (e) 단계는 영양제조성물 베이스 내부에 형성되는 드롭렛을 특정 위치에 고정시키기 위해 영양제조성물 베이스의 밀도를 드롭렛과 유사하게 설정하는 단계; 및 영양제조성물 베이스 내부에 형성되는 드롭렛을 특정 위치에 고정시키기 위해 영양제조성물 베이스의 점성을 일정 수준 이상으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, (d) 단계는 고유색상이 혼입된 영양소용액을 이용하여 드롭렛을 형성함으로써, 사용자에게 요구되는 영양소를 시각적으로 확인할 수 있도록 하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.
본 발명에 따른 임베디드 3D프린팅을 통해 영양소함량이 정밀 제어된 개인맞춤형 영양제조성물의 제조방법은 사용자에게 요구되는 영양소정보에 기초하여 각 사용자에게 개인맞춤형 영양제조성물을 제공할 수 있도록 한다.
이와 관련하여, 도 1은 서로 다른 사용자에 대해서 도출된 영양소요구량정보 및 이에 따른 개인맞춤형 영양제조성물의 형태를 나타내고 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 서로 다른 사용자에 대해서 도출된 영양소요구량정보에 기초하여 요구되는 영양소를 적어도 하나 함유하는 드롭렛(droplet)을 형성할 수 있다.
또한, 0.1mg 단위의 정밀한 제어를 통해 드롭렛의 크기 및 부피를 결정하고, 사용자의 비타민 요구량에 따른 드롭렛의 개수를 산출하여 개인맞춤형 영양제조성물을 제조할 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 임베디드 3D프린팅을 통해 영양소함량이 정밀 제어된 개인맞춤형 영양제조성물의 제조방법은 임베디드 3D프린팅 장치를 포함하는 영양제조성물 제조장치에 의해 수행될 수 있으며, 크게 아래의 (a) 내지 (e)의 단계로 구성된다.
(a) 사용자의 생체정보 및 식이활동정보에 기초하여 영양소요구량정보를 도출하는 단계;
(b) 도출된 영양소요구량정보에 기초하여 드롭렛(droplet) 형태로 영양제조성물에 투입되는 각 영양소에 대한 최소제어단위를 설정하는 단계;
(c) 최소제어단위가 설정된 각 영양소를 포함하는 드롭렛의 종류 별로 영양제조성물에 대한 중량백분율을 산출하는 단계;
(d) 각 영양소에 대한 고유색상을 지정하고, 각 영양소에 지정된 고유색상을 혼입하는 단계; 및
(e) 액상 또는 겔상의 영양제조성물 베이스 내부에 임베디드 3D프린팅을 통해 드롭렛을 형성하는 단계
본 발명의 일 실시예에 따르면, (d) 단계는 고유색상이 혼입된 영양소용액을 이용하여 드롭렛을 형성함으로써, 사용자에게 요구되는 영양소를 시각적으로 확인할 수 있도록 하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, (e) 단계는 영양제조성물 베이스 내부에 매립되는 경우 자체응집력 및 표면장력에 의해 구형으로 형성되기 위한 소수성물질을 포함하는 영양소용액을 사출하여 드롭렛을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
여기에서, 본 발명에 따른 드롭렛은 영양소를 포함함과 동시에 영양제조성물 베이스로의 유출을 억제할 수 있는 물질로서, 특정물질로 특별히 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 식물성오일, 에센셜오일, 유중수적형에멀젼 등을 포함하는 비극성분자 또는 알긴산, 펙틴, 카라기난 등과 같은 금속이온의 영향을 받아 피막형성이 가능한 생물고분자는 모두 드롭렛에 포함될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 각 실시예에서는 드롭렛의 부피, 형태, 독립성 및 관능적특성을 산정하기 위해 중쇄지방산(MCT)오일과 기능성물질 0.1~20중량%를 포함하는 영양소용액을 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC)를 0.5~5% 비율로 포함하고, 젤라틴을 10% 비율로 포함하는 겔전환형 영양제조성물 베이스에 임베디드 3D프린팅함으로써 드롭렛을 형성하였다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 드롭렛의 소수성 대비 영양소의 확산 정도를 나타내는 참조도이다.
도 2를 참조하면, 드롭렛의 계면활성제 혼입 수준에 따라 변화하는 소수성 및 소수성 변화에 따라 포집된 비타민 B12가 영양제조성물 베이스로 확산되는 정도를 측정하였다.
측정 결과 영양제조성물 베이스와 드롭렛의 친수성/소수성 정도가 계면활성제 혼입에 따라 감소할수록 드롭렛에 포집된 비타민이 영양제조성물 베이스로 확산됨을 알 수 있다.
0.1% 이하의 계면활성제 농도에서는 포집된 비타민이 영양제조성물 베이스로 확산되지 않고 응집된 형태(드롭렛)를 잘 유지하는 것이 관찰되었지만, 0.3% 이상의 계면활성제 농도에서는 확산이 진행되어 응집이 억제됨을 알 수 있다.
본 실시예에 따르면 드롭렛과 영양제조성물 베이스의 비중차이 및 영양제조성물 베이스의 점성 이외에도 친수성/소수성의 괴리율에 따라 드롭렛 형성에 영향을 미침을 알 수 있다.
상기 결과에 따르면, 복수의 영양소가 각각 개별적으로 다수의 드롭렛에 포집된 영양제조성물의 경우 물질간 상호작용에 의해 생리활성기능이 저해될 수 있고 시각적인 효과 또한 상실하게 됨을 알 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, (e) 단계는 영양제조성물 베이스 내부에 형성되는 드롭렛을 특정 위치에 고정시키기 위해 영양제조성물 베이스의 밀도를 드롭렛과 유사하게 설정하는 단계; 및 영양제조성물 베이스 내부에 형성되는 드롭렛을 특정 위치에 고정시키기 위해 영양제조성물 베이스의 점성을 일정 수준 이상으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
이와 관련하여, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 드롭렛의 형성능 및 침전/부유특성을 나타내는 참조도이다.
도 3을 참조하면, 영양제조성물 베이스의 HPMC 혼입량에 따라 변화되는 점성 및 드롭렛의 부피에 따른 드롭렛의 형성능 및 침전/부유특성을 측정하였다.
먼저, 드롭렛의 직경은 영양제조성물 베이스에 삽입되는 MCT 기반 영양소용액의 투입량이 증가함에 따라 증가하게 된다. 본 실시예에서는 0.5mm 단위의 정밀 제어를 수행하였다.
이는 드롭렛의 직경을 조절함으로써 각 드롭렛에 포함되는 영양소의 함량 및 시각적 효과를 자유롭게 수정할 수 있음을 의미한다.
또한, HPMC 농도에 따른 드롭렛의 부유특성을 실험한 결과 3% 미만의 HPMC 농도에서 형성된 드롭렛은 영양소용액이 사출된 본래 위치에 벗어나 부유하였고, 부유과정 중 인접한 드롭렛과의 응집으로 인한 상분리가 관찰되었다.
한편, 3% 이상의 HPMC 농도에서 형성된 150μl 이하 부피의 드롭렛은 침전 및 부유되지 않고 지정된 위치에 잘 고정되었다. 이에 따라, 3% 이상의 HPMC 농도는 150μl 이하 부피 드롭렛의 부유를 억제할 수 있는 충분한 내부저항(점성)을 나타낼 수 있음이 확인되었다. 하지만, 7% 이상의 HPMC 농도에서 형성된 150μl 이하 부피의 드롭렛은 사출된 본래 위치에 벗어나 부유하거나 형태를 유지하지 못하는 현상이 발생하였다.
상기 결과에 따르면, 드롭렛과 영양제조성물 베이스의 상분리를 억제하기 위해서는 밀도차이를 최소화하거나 밀도차이를 극복할 수 있는 충분한 저항(점성)을 갖는 액상 또는 겔상의 영양제조성물 베이스를 활용하는 것이 바람직함을 알 수 있다.
또한, 3% 이상 7% 미만 농도의 HPMC를 함유하는 영양제조성물 베이스에서 각 드롭렛 개체들은 서로 응집되지 않고 독립적으로 지정된 위치에 배치될 수 있으므로, 3% 이상 7% 미만 농도의 HPMC가 혼입된 영양제조성물 베이스에 150μl 이하 부피의 드롭렛을 형성하는 것이 바람직함을 알 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, (e) 단계는 임베디드 3D프린팅 장치의 노즐 제어를 통해 드롭렛의 크기 및 영양제조성물 베이스 내 형성위치를 설정하는 단계; 및 서로 다른 영양소를 포함하는 드롭렛의 종류 별로 영양제조성물에 혼입할 수량을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
구체적으로, 노즐의 이동속도 및 유량율 제어를 통해 드롭렛의 크기 및 부피를 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
도 4는 연속토출을 수행하는 임베디드 3D프린팅 장치의 노즐이동속도 및 유량율에 따른 드롭렛의 변화를 나타내는 참조도이다.
도 4를 참조하면, 연속사출을 수행하는 임베디드 3D프린팅을 통해 액상 또는 겔상의 영양제조성물 베이스 내부로 매립된 드롭렛의 부피 및 해상도에 대한 유량률 및 노즐 이동속도에 대한 영향을 측정하였다.
도 4에 도시된 바와 같이, 액상 또는 겔상의 영양제조성물 베이스 내부에서 연속적으로 사출되는 소수성물질은 자체응집력과 표면장력에 의해 드롭렛을 형성하는 것을 확인할 수 있다.
이는, 드롭렛의 위치지정 및 영양소함량제어에 있어서 소프트웨어적인 제어의 복잡성과 장치의 사출 시작 내지 중단 과정에서 발생하는 지연시간을 단축시키기 위해 연속적 사출과 병행되는 임베디드 3D프린팅이 적용될 수 있음을 의미한다.
본 실시예에 따르면, 동일한 유량에서 임베디드 3D프린팅 장치의 노즐 이동속도가 증가함에 따라 형성되는 드롭렛의 크기가 감소함을 확인할 수 있다.
또한, 동일한 노즐 이동속도에서 유량률이 증가함에 따라 드롭렛의 부피가 증가함이 관찰되었다.
이는, 임베디드 3D프린팅에서 유량률과 노즐 이동속도 변경을 통해 드롭렛의 부피와 위치를 요구사항에 따라 실시간으로 수정할 수 있음을 의미한다.
본 발명은 본 발명의 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
Claims (6)
- (a) 사용자의 생체정보 및 식이활동정보에 기초하여 영양소요구량정보를 도출하는 단계;(b) 도출된 영양소요구량정보에 기초하여 드롭렛(droplet) 형태로 영양제조성물에 투입되는 각 영양소에 대한 최소제어단위를 설정하는 단계;(c) 최소제어단위가 설정된 각 영양소를 포함하는 드롭렛의 종류 별로 영양제조성물에 대한 중량백분율을 산출하는 단계;(d) 각 영양소에 대한 고유색상을 지정하고, 각 영양소에 지정된 고유색상을 혼입하는 단계; 및(e) 액상 또는 겔상의 영양제조성물 베이스 내부에 임베디드 3D프린팅을 통해 드롭렛을 형성하는 단계를 포함하는,임베디드 3D프린팅을 통해 영양소함량이 정밀 제어된 개인맞춤형 영양제조성물의 제조방법.
- 제1항에 있어서,(e) 단계는영양제조성물 베이스 내부에 매립되는 경우 자체응집력 및 표면장력에 의해 구형으로 형성되기 위한 소수성물질을 포함하는 영양소용액을 사출하여 드롭렛을 형성하는 단계를 포함하는,임베디드 3D프린팅을 통해 영양소함량이 정밀 제어된 개인맞춤형 영양제조성물의 제조방법.
- 제1항에 있어서,(e) 단계는임베디드 3D프린팅 장치의 노즐 제어를 통해 드롭렛의 크기 및 영양제조성물 베이스 내 형성위치를 설정하는 단계; 및서로 다른 영양소를 포함하는 드롭렛의 종류 별로 영양제조성물에 혼입할 수량을 설정하는 단계를 포함하는,임베디드 3D프린팅을 통해 영양소함량이 정밀 제어된 개인맞춤형 영양제조성물의 제조방법.
- 제3항에 있어서,(e) 단계는노즐의 이동속도 및 유량율 제어를 통해 드롭렛의 크기 및 부피를 설정하는 단계를 포함하는,임베디드 3D프린팅을 통해 영양소함량이 정밀 제어된 개인맞춤형 영양제조성물의 제조방법.
- 제1항에 있어서,(e) 단계는영양제조성물 베이스 내부에 형성되는 드롭렛을 특정 위치에 고정시키기 위해 영양제조성물 베이스의 밀도를 드롭렛과 유사하게 설정하는 단계; 및영양제조성물 베이스 내부에 형성되는 드롭렛을 특정 위치에 고정시키기 위해 영양제조성물 베이스의 점성을 일정 수준 이상으로 설정하는 단계를 포함하는,임베디드 3D프린팅을 통해 영양소함량이 정밀 제어된 개인맞춤형 영양제조성물의 제조방법.
- 제1항에 있어서,(d) 단계는고유색상이 혼입된 영양소용액을 이용하여 드롭렛을 형성함으로써, 사용자에게 요구되는 영양소를 시각적으로 확인할 수 있도록 하는 단계를 포함하는,임베디드 3D프린팅을 통해 영양소함량이 정밀 제어된 개인맞춤형 영양제조성물의 제조방법.
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